第一篇：連桿機構(gòu)習題

機 械 原 理習題 活 頁

大連理工大學機械原理教研室編

連桿機構(gòu)及其設(shè)計

專業(yè)——— 班級 ——— 學號 ——— 姓名 ——— 1.如圖所示，設(shè)已知四桿機構(gòu)各構(gòu)件的長度為a = 240 mm，b = 600 mm，c = 400 mm，d = 500 mm，試問：

1）當取桿4為機架時，是否有曲柄存在？

2）能否以選用不同桿為機架的方法獲得雙曲柄和雙搖桿機構(gòu)？如何獲得？

2.如圖所示為一偏置曲柄滑塊機構(gòu)。試問：

1）桿AB為曲柄的條件是什么？

2）該機構(gòu)是否具有急回運動特性，為什么？

3）以曲柄為主動件時，其傳動角在何處最大，何處最??？ 4）機構(gòu)在什么條件下存在死點？

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連桿機構(gòu)及其設(shè)計

專業(yè)——— 班級 ——— 學號 ——— 姓名 ——— 3.在圖示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，試求：

1）當取桿4為機架時，標出該機構(gòu)急位夾角θ、桿3的最大擺角φ和最小傳動角γmin；

2）當取桿1為機架時，機構(gòu)將演化成何種類型的機構(gòu)？并說明這時C、D兩個轉(zhuǎn)動副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副。

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連桿機構(gòu)及其設(shè)計

專業(yè)——— 班級 ——— 學號 ——— 姓名 ——— 4.如圖所示，現(xiàn)欲設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)，已知其CD的長lCD = 75mm，行程速比系數(shù)K = 1.5，機架AD的長度為lAD = 100 mm，又知搖桿的一個極限位置與機架間的夾角φ = 45?，試用圖解法求其曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。

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連桿機構(gòu)及其設(shè)計

專業(yè)——— 班級 ——— 學號 ——— 姓名 ——— 5.設(shè)計一個機構(gòu)，用于將一輛自行車放到一位學生的床的上方。存放架的兩個位置如圖所示。

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連桿機構(gòu)及其設(shè)計

專業(yè)——— 班級 ——— 學號 ——— 姓名 ——— 6.試用反轉(zhuǎn)法設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD，要求滿足AB1、AB2與E1D、E2D兩組對應(yīng)位置如圖所示。已知lAB和lAD，試求：

1）將△B1ED1視為剛體繞D點反轉(zhuǎn)至DE1與DE2重合，試確定B1的轉(zhuǎn)位點B11 位置。

2）確定滿足要求的鉸鏈點C的位置范圍。

3）若要求搖桿CD在第2位置為極限位置，試確定鉸鏈點C的位置。

第二篇：曲柄連桿機構(gòu)習題

曲柄連桿機構(gòu)

一、填空題

1.曲柄連桿機構(gòu)的工作條件是、、和。

2.機體的作用是，安裝 并承受。

3.氣缸體的結(jié)構(gòu)形式有、、三種。CA6102汽油機和YC6105QC柴油機均采用。

4.EQ1092型汽車發(fā)動機采用的是 燃燒室，CA1092型汽車采用的是 燃燒室，一汽奧迪100型汽車發(fā)動機采用的是 燃燒室。

5.活塞與氣缸壁之間應(yīng)保持一定的配合間隙，間隙過大將會產(chǎn)生、和 ；間隙過小又會產(chǎn)生、。

6.活塞受、和 三個力，為了保證其正常工作，活塞的形狀是比較特殊的，軸線方向呈 形；徑向方向呈 形。

7.四缸四沖程發(fā)動機的作功順序一般是 或 ；六缸四沖程發(fā)動機作功順序一般是 或。

8.曲柄連桿機構(gòu)的主要零件可分為、和 三個組。9.機體組包括、、、等；活塞連桿組包括、、、等；曲軸飛輪組包括、等。

10.活塞銷與銷座及連桿小頭的配合有 及 二種形式。11.油環(huán)的結(jié)構(gòu)形式有 和 二種。

12.氣環(huán)的截面形狀主要有、、、幾種。13.氣缸套有 和 兩種。

二、解釋術(shù)語

1.燃燒室

2.濕式缸套

3.扭曲環(huán)

4.活塞銷偏置

5.“傘浮式”活塞銷

6.全支承曲軸

7.曲軸平衡重

三、判斷題（正確打√、錯誤打×）

1.汽油機常用干式缸套，而柴油機常用濕式缸套。（）2.安裝氣缸墊時，光滑面應(yīng)朝向氣缸體；若氣缸體為鑄鐵材料，缸蓋為鋁合金材料，光滑的一面應(yīng)朝向缸蓋。（）3.活塞頂是燃燒室的一部分，活塞頭部主要用來安裝活塞環(huán)，活塞裙部可起導(dǎo)向的作用。

（）

4.活塞在氣缸內(nèi)作勻速運動。（）5.活塞徑向呈橢圓形，橢圓的長軸與活塞銷軸線同向。（）6.氣環(huán)的密封原理除了自身的彈力外，主要還是靠少量高壓氣體作用在環(huán)背產(chǎn)生的背壓而起的作用。（）7.對于四沖程發(fā)動機，無論其是幾缸，其作功間隔均為180°曲軸轉(zhuǎn)角。（）8.在CA6102發(fā)動機曲軸前端和第四道主軸承上設(shè)有曲軸軸向定位裝置。（）9.當飛輪上的點火正時記號與飛輪殼上的正時記號刻線對準時，第一缸活塞無疑正好處于壓縮行程上止點位置。（）10.多缸發(fā)動機的曲軸均采用全支承。（）11.多缸發(fā)動機曲軸曲柄上均設(shè)置有平衡重塊。（）

四、選擇題

1.CA6102型汽車發(fā)動機采用的是（）。

A、干式缸套 B、濕式缸套 C、無缸套結(jié)構(gòu) 2.曲軸上的平衡重一般設(shè)在（）。

A、曲軸前端 B、曲軸后端 C、曲柄上 3.曲軸后端的回油螺紋的旋向應(yīng)該是（）。

A、與曲軸轉(zhuǎn)動方向相同 B、與曲軸轉(zhuǎn)動方向相反 4.CA1092汽車發(fā)動機支承采用的是（）。

A、前一后二支承 B、前二后一支承 C、前二后二支承 5.YC6105QC柴油機其連桿與連桿蓋的定位采用（）。

A、連桿螺栓本身 B、定位套筒 C、止口 D、鋸齒定位 6.外圓切槽的扭曲環(huán)安裝時切槽（）。A、向上 B、向下

7.曲軸軸向定位點采用的是（）。

A、一點定位 B、二點定位 C、三點定位

五、問答題

1.簡答活塞連桿組的作用。

2.簡答曲軸飛輪組的作用。

3.簡答氣環(huán)與油環(huán)的作用。

4.CA1092汽車發(fā)動機曲軸前端裝有扭轉(zhuǎn)減振器，簡述其作用是什么。

5.活塞環(huán)的斷面形狀為什么很少做成矩形的？

6.安裝氣環(huán)時應(yīng)注意些什么？

7.曲軸由哪幾部分組成？

8.對活塞有何要求？現(xiàn)代發(fā)動機活塞都采用什么材料？

9.氣缸蓋的作用是什么？安裝時有什么要求？

10.填寫出下圖各序號的零件名稱。

第三篇：第二章平面連桿機構(gòu)習題

第二章平面連桿機構(gòu)習題

1.如圖所示的運動鏈中，已知各構(gòu)件長度lAB?60mm，lBC?40mm，lCD?50 mm，lAD?20mm，回答下列問題：(a)判斷是否存在曲柄？

(b)固定哪個構(gòu)件可獲得曲柄搖桿機構(gòu)？(c)固定哪個構(gòu)件可獲得雙曲柄機構(gòu)？(d)固定哪個構(gòu)件可獲得雙搖桿機構(gòu)？

2.根據(jù)圖中所注尺寸判斷下列鉸鏈四桿機構(gòu)是曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、還是雙搖桿機構(gòu)，并說明為什么.a

b

c

d

3.設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)。已知搖桿長度,搖桿最大擺角,行程速比系數(shù)K,機架長度,1）求曲柄長度和連桿長度；2）該機構(gòu)在什么情況下，在什么位置出現(xiàn)死點？

4.設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)。已知其行程速比系數(shù)K=1.4,曲柄長LAB=30mm,連桿LBC=80mm,搖桿的擺角ψ=40?。求搖桿的長度LCD和機架LAD的長度。

設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)，已知搖桿的長度LCD=150mm，行程速比系數(shù)K=1，搖桿的極限位置與機架所成的角度分別為30度和90度，求LAB和LBC。5.6.試設(shè)計一偏置曲柄滑塊機構(gòu)。已知其滑塊的行程速比系數(shù)K=1.5，滑塊的沖程H=60 mm，偏距e=15 mm，試確定曲柄及連桿的長度。

BCA

e

7.在下圖所示鉸鏈四桿機構(gòu)中，各桿的長度分別為： lAB = 25 mm , lBC = 55 mm ，lCD = 40 mm , lAD = 50 mm , 試問：（1）該機構(gòu)中哪個構(gòu)件是曲柄？

（2）該機構(gòu)中哪個構(gòu)件是搖桿？并作圖表示出搖桿的擺角范圍φ（不用計算具體數(shù)值）。

（3）該機構(gòu)在什么情況下有死點位置？

8.圖示曲柄搖桿機構(gòu)，已知各構(gòu)件尺寸，試用作圖法作出搖桿CD的極限位置，并標出極位夾角θ。

第四篇：曲柄連桿機構(gòu)習題及其答案

曲柄連桿機構(gòu)

一、填空題

1．曲柄連桿機構(gòu)主要由機體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組?；钊B桿組由（活塞）、（活塞環(huán)）、（活塞銷）、（連桿）等組成。

2．活塞環(huán)包括（氣環(huán)）、（油環(huán)）兩種。

3．在安裝氣環(huán)時，各個氣環(huán)的切口應(yīng)該（相互交錯），構(gòu)成迷宮式封氣裝置，以對氣缸中的高壓燃氣進行有效密封。

4．油環(huán)分為（普通油環(huán)）和組合油環(huán)兩種，組合油環(huán)一般由（上下刮油片）和（脹簧）組成。5．在安裝扭曲環(huán)時，應(yīng)將其內(nèi)圈切槽向（上），外圈切槽向（下），不能裝反。6．活塞銷與活塞銷座孔及連桿小頭襯套孔的配合，一般都采用（全浮式）配合。7．連桿由（連桿小頭）、（桿身）和（連桿大頭）三部分組成。8．曲軸的曲拐數(shù)取決于發(fā)動機的（氣缸數(shù)目）和（排列方式）。

9．曲軸按支承型式的不同分為（全支承曲軸）和（非全支承曲軸）；按加工方法的不同分為（整體式）和（組合式）。

10．曲軸前端裝有驅(qū)動配氣凸輪軸的（正時齒輪），驅(qū)動風扇和水泵的（皮帶輪），止推片等，有些中小型發(fā)動機的曲軸前端還裝有（起動爪），以便必要時用人力轉(zhuǎn)動曲軸。

11．飛輪邊緣一側(cè)有指示氣缸活塞位于上止點的標志，用以作為調(diào)整和檢查（點火正時）和（點火間隙）的依據(jù)。

二、選擇題

1．將氣缸蓋用螺栓固定在氣缸體上，擰緊螺栓時，應(yīng)采取由中央對稱地向四周擴展的順序分幾次擰緊。

2．對于鋁合金氣缸蓋，為了保證它的密封性能，在裝配時，必須在（冷狀態(tài)）狀態(tài)下擰緊。因為鋁膨脹系數(shù)大，熱起來時可以保證密封的可靠性。鑄鐵氣缸蓋可以熱狀態(tài)下擰緊。3．一般柴油機活塞頂部多采用（凹頂），汽油機活塞頂部多采用（平頂）。4．為了保證活塞能正常工作，冷態(tài)下常將其沿徑向做成（B）的橢圓形。

A．長軸在活塞銷方向； B．長軸垂直于活塞銷方向； C．A、B均可； D．A、B均不可 5．在負荷較高的柴油機上，第一環(huán)常采用（梯形環(huán)）。

6．直列式發(fā)動機的全支承曲軸的主軸徑數(shù)等于（氣缸數(shù)加1）。

7．按1－2－4－3順序工作的發(fā)動機，當一缸壓縮到上止點時，二缸活塞處于（A）行程下止點位置。A．進氣 B．壓縮 C．作功 D．排氣

8．四行程六缸發(fā)動機曲軸各曲拐之間的夾角是（A）。A．60° B．90° C．120° D．180 11.下列說法正確的是（）

A、活塞頂?shù)挠浱栍脕肀硎景l(fā)動機功率B、活塞頂?shù)挠浱栍脕肀硎景l(fā)動機轉(zhuǎn)速 C、活塞頂?shù)挠浱柨梢杂脕肀硎净钊盎钊N的安裝和選配要求 D、活塞頂?shù)挠浱栍脕肀硎具B桿螺釘擰緊力矩 12.下列說法正確的是（）

A、活塞裙部對活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運動可以起導(dǎo)向作用 B、活塞裙部在做功時起密封作用

C、活塞裙部在做功時起承受氣體側(cè)壓力作用 D、活塞裙部安裝有2~3道活塞環(huán)

13.下列說法正確的是（）

A、干式氣缸套外壁直接比冷卻水接觸

B、干式氣缸套壁厚比濕式氣缸套薄

C、干式氣缸套安裝后比濕式氣缸套強度和剛度好D、干式氣缸套比濕式氣缸套散熱好 14.活塞氣環(huán)主要作用是（）；油環(huán)主要作用是（）。

A、密封

B、布油

C、導(dǎo)熱

D、刮油

15.活塞氣環(huán)開有切口，具有彈性，在自由狀態(tài)下其外徑與氣缸直徑（）。

A、相等

B、小于氣缸直徑

C、大于氣缸直徑

D、不能確定

16.六缸四沖程直列發(fā)動機的點火間隔角是（）A、180°

B、360°

C、90°

D、120 17.下列說法正確的是（）。

A、一根曲軸的曲柄數(shù)目等于氣缸數(shù)

B、一根曲軸的連桿軸頸數(shù)目等于氣缸數(shù) C、一根曲軸的主軸頸數(shù)目等于擬制數(shù)

D、曲軸的內(nèi)部開有機油道 18.下列說法正確的是（）。

A、飛輪的主要功用是用來貯存做功行程的能量，增加發(fā)動機功率

B、飛輪的主要功用是用來貯存做功行程的能量，用于克服進氣、壓縮和排氣行程的阻力和其他阻力，使曲軸均勻地旋轉(zhuǎn)

C、飛輪輪緣上的記號是使供發(fā)動機安裝和維修用 D、飛輪緊固螺釘承受作用力大，應(yīng)以最大力矩擰緊。1．當缸套裝入氣缸體時，干式缸套齊平，濕式缸套高于氣缸體.2．有正反面的氣缸墊在安裝時應(yīng)把光滑的一面朝向氣缸體。

3．為了使鋁合金活塞在工作狀態(tài)下接近一個圓柱形，冷態(tài)下必須把它做成上小下大的錐體。4．活塞環(huán)在自然狀態(tài)下是一個開口的橢圓形。

5．連接螺栓必須按規(guī)定力矩分幾次擰緊，并用防松膠或其他鎖緊裝置緊固。6．曲軸后端回油螺紋的旋向應(yīng)為右旋。

7．按1－5－3－6－2一4順序工作的發(fā)動機，當一缸壓縮到上止點時，五缸處于進氣行程.。

四、名詞解釋題

1．全浮式活塞銷；發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中，活塞銷不僅能在連桿小頭襯套孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，還能在活塞銷座孔內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動，使得活塞銷個工作表面磨損比較均勻的活塞銷

2．曲拐；由曲柄銷以及其左右兩端的曲柄以及前后兩個主軸頸組成。其數(shù)目取決于氣缸的數(shù)目以及排列方式，直列曲軸的曲拐數(shù)等于汽缸數(shù)；V型曲拐的數(shù)目等于氣缸數(shù)的一半。

3．全支承式曲軸；在相鄰的兩個曲拐之間，都設(shè)置一個主軸頸的曲軸。

4.活塞頭部：活塞環(huán)槽以上的部分，主要作用：承受氣體壓力并傳給連桿；與活塞環(huán)一起實現(xiàn)氣缸的密封；將活塞頂部所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。

5.活塞裙部：自油環(huán)槽下端面起至活塞底面的部分，主要是為活塞在汽缸內(nèi)

五、問答題

1．氣缸體有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？各有何優(yōu)缺點？分別應(yīng)用于哪類發(fā)動機？

答：平分式：剛度差、工藝性好，適合車用；龍門式：剛度、工藝性居中，適合車用；隧道式：剛度好，配合組合式曲軸，氣缸體軸向長度短，高度質(zhì)量大，工藝性差。2．發(fā)動機的氣缸有哪幾種排列方式？各適用于什么情況？ 答：直列、V型、對置、X型、H型、W型

3．發(fā)動機機體鑲?cè)霘飧滋椎哪康氖鞘裁?？氣缸套有哪幾種形式？柴油機采用哪種形式的氣缸套？為什么？目的：保證耐磨性，維修方便；類型：干式、濕式；柴油機：多采用濕式 4．采用濕缸套時，如何防止漏水？

答：濕式氣缸套上端高出氣缸體，在氣缸蓋、氣缸墊固定到氣缸體上時，可是氣缸套軸向定位面緊壓在氣缸體的環(huán)形支撐面上，防止冷卻液滲出，保證可靠密封。

5．發(fā)動機的氣缸蓋有哪幾種類型？它們的優(yōu)缺點是什么？各用于哪一類的發(fā)動機？

答：整體式：適用于缸數(shù)少，缸徑小的內(nèi)燃機上，鑄造困難，工藝性差，但質(zhì)量輕，拆裝方便；單體式：鑄造方便，有利于系列化，通用化，結(jié)合面加工不平度易保證。6．汽油機的燃燒室常用的有哪幾種形式？各自的特點是什么？ 7．對活塞的要求是什么？它一般是由什么材料制成的？ 8．活塞是由哪幾部分組成的？各個部分的作用是什么？

答：頂部：組成燃燒室，承受氣體壓力；頭部：安裝活塞環(huán)，承受高溫；裙部：導(dǎo)向作用。9．活塞在工作中易產(chǎn)生哪些變形？為什么？怎樣防止這些變形？

答：銷軸方向熱膨脹；氣體力和側(cè)向力產(chǎn)生機械變形。冷態(tài)下加工成長軸垂直于銷軸的橢圓形，縱向為上小下大的錐形。

10．為什么有些發(fā)動機活塞的裙部采用拖板式結(jié)構(gòu)？ 11．活塞環(huán)包括哪兩種？它們的作用是什么？

12．試分析矩形環(huán)的泵油作用，它會帶來什么危害？怎樣防止泵油？

答：氣環(huán)隨活塞運動的過程中，將氣缸壁上的潤滑油送回氣缸中的現(xiàn)象。危害：燃燒室積碳，油耗上升。防止：采用扭曲環(huán)等。

13．扭曲環(huán)裝入氣缸中為什么會產(chǎn)生扭曲的效果？它有何優(yōu)點？裝配時應(yīng)注意什么？ 14．全浮式活塞銷有什么優(yōu)點？為什么要軸向定位？ 15．連桿大頭的剖分面的方向有平切口和斜切口兩種？ 16．曲軸有哪幾種支撐形式？它們的優(yōu)缺點是什么？

答：全支承：抗彎曲能力強，可減輕曲軸主軸承的載荷。但加工面多，曲軸和機體長度大。非全支承：與全支承相反。

17．曲軸上的平衡重有什么作用？為什么有的曲軸上沒有平衡重？ 答：作用：平衡曲軸在旋轉(zhuǎn)過程中受到的慣性力及其力矩。18．曲軸的兩端是如何實現(xiàn)封油的？

19．曲軸為什么要軸向定位？怎樣定位？為什么曲軸只能有一次定位？

答：汽車行駛時由于踩踏離合器而對曲軸施加軸向推力，使曲軸軸向發(fā)生竄動，因此要軸向定位。方法：利用止推軸承。只能一次定位是為了保證受熱膨脹時能自由伸長。20．在安排多缸發(fā)動機發(fā)火次序時，應(yīng)遵循什么原則？為什么？

答：原則：應(yīng)使連續(xù)做功的兩個氣缸盡可能遠，以減輕主軸承載荷和避免在進氣行程中發(fā)生進氣干涉；各缸發(fā)火的間隔時間應(yīng)該相同；V型發(fā)動機左右兩列氣缸應(yīng)交替發(fā)火。21．四沖程六缸機的發(fā)火間隔角是多少？試畫出以1－4－2－6－3－5次序 答：發(fā)火間隔角：720°/6=120°；發(fā)火時的工作循環(huán)表略。

22．曲軸上為什么要安裝扭轉(zhuǎn)減振器？其工作原理是什么？有哪些種類？

答：原因：曲軸在周期性變化的轉(zhuǎn)矩作用下，各曲拐之間會發(fā)生周期性的相對扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，當發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的變化頻率與曲軸扭轉(zhuǎn)頻率相同或成倍數(shù)關(guān)系時，發(fā)生共振。因此要安裝扭轉(zhuǎn)減震器。原理：利用耗能元件消耗曲軸扭轉(zhuǎn)振動產(chǎn)生的能量。類型：橡膠扭轉(zhuǎn)減震器、硅油扭轉(zhuǎn)減震器、硅油－橡膠扭轉(zhuǎn)減震器。23．飛輪有哪些作用？

第五篇：第三章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計習題解答

圖11所示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知各桿長度lAB=42mm，lBC=78mm，lCD=75mm，lAD=108mm。要求

(1)試確定該機構(gòu)為何種機構(gòu)；

(2)若以構(gòu)件AB為原動件，試用作圖法求出搖桿CD的最大擺角?，此機構(gòu)的極位夾角?，并確定行程速比系數(shù)K(3)若以構(gòu)件AB為原動件，試用作圖法求出該機構(gòu)的最小傳動角

?min；

(4)試分析此機構(gòu)有無死點位置。

圖11 【分析】(1)是一道根據(jù)機構(gòu)中給定的各桿長度（或尺寸范圍）來確定屬于何種鉸鏈四桿機構(gòu)問題；(2)(3)(4)是根據(jù)機構(gòu)中給定的各桿長度判定機構(gòu)有無急回特性和死點位置，確定行程速比系數(shù)K和最小傳動角問題。

解：(1)由已知條件知最短桿為AB連架桿，最長桿為AD桿，因 lAB?lAD?42?108?150mm?lBC?lCD?78?75?153mm

(2)當原動件曲柄AB與連桿BC兩次共線時，搖桿CD處于兩極限位置。故AB桿為曲柄，此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)。

適當選取長度比例尺?l，作出搖桿CD處于兩極限位置時的機構(gòu)位置圖AB1C1D和AB2C2D，由圖中量得?=70°，?=16°，可求得

??

180????1.19

180???′′(3)當原動件曲柄AB與機架AD兩次共線時，是最小傳動角?min可能出現(xiàn)的位置。用作圖法作出機構(gòu)的這兩個位置ABC″″D和ABCD，由圖中量得???27?,????50?,故 ?min=???27?(4)若以曲柄AB為原動件，機構(gòu)不存在連桿BC與從動件CD共線的兩個位置，即不存在???0?的位置，故機構(gòu)無死點位置；若以搖桿CD為原動件，機構(gòu)存在連桿BC與從動件AB共線的兩個位置，即存在???0?的位置，故機構(gòu)存在兩個死點位置。

【評注】 四桿機構(gòu)基本知識方面的幾個概念(如有曲柄條件、急回運動、傳動角等)必須清晰。機構(gòu)急回運動分析的關(guān)鍵是確定極位夾角?的大小，本題曲柄合理轉(zhuǎn)向的確定依據(jù)就是機構(gòu)存在慢進快退的急回特性；而傳動角和死點的分析要特別注意它與機構(gòu)原動件有關(guān)。如圖12所示，連桿BC的長度lBC及其兩個位置B1C1、B2C2為已知，試設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD，使得AB桿為原動件時，機構(gòu)在此位置時的傳動角相等，并滿足機架AD的長度為lAD。

圖12 【分析】 由題意知，本題為實現(xiàn)連桿預(yù)定兩位置要求的四桿機構(gòu)設(shè)計中，確定固定鉸鏈A、D位置的問題。解： 分別作連線B1B2的中垂線b12和連線C1C2的中垂線c12，即得固定鉸鏈A、D所在的幾何位置線。

為使機構(gòu)在此位置時的傳動角相等，則應(yīng)取b12和c12的交點作為固定鉸鏈D；然后再在b12上截取AD的長度為lAD，可得另一固定鉸鏈A，則機構(gòu)ABCD為所求之機構(gòu)。

由于A點也可在b12上D點的另一側(cè)截取，故本題有兩個解。

【評注】 此類問題中常常要滿足給定的一些附加條件：如要求設(shè)計成為某一種四桿機構(gòu)，或者給定A、D安裝位置的某些限制，或者給出某桿的長度，或者給出傳動角的要求等等，即使?jié)M足這些附加的條件，其設(shè)計結(jié)果仍為多解的。因此，此類題目求解的正確性是以設(shè)計方法正確和滿足設(shè)計要求為原則，而不能追求唯一答案。本題的附加條件是機構(gòu)在此位置時的傳動角相等，并滿足機架AD的長度為lAD。圖13示為一鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD的固定鉸鏈A、D，已知主動件AB的三個位置和連桿上K點所對應(yīng)的三個點。試求：

(1)確定連桿上鉸鏈C的位置和連架桿CD的長度；(2)驗算其主動件是否為曲柄；

(3)指出最小傳動角?min的位置并確定其數(shù)值。

圖13

圖14 【分析】由題意知，(1)實際上是已知連桿的三個位置B1K1、B2K2、B3K3以及固定鉸鏈A、D的位置，設(shè)計四桿機構(gòu)問題；(2)(3)屬于根據(jù)機構(gòu)中給定的各桿長度來確定屬于何種鉸鏈四桿機構(gòu)和確定最小傳動角問題。解：(1)見圖14，先取相應(yīng)比例尺?l，分別連線B1K1、B2K2、B3K3，用反轉(zhuǎn)法作圖如下：

作?B1K1D???B2K2D和?B1K1D????B3K3D，求得D?、D??點； 分別作DD??、D?D??的中垂線d13、d23，其交點即為C1。連B1C1及C1D，則AB1C1D即為該機構(gòu)第一位置的機構(gòu)簡圖。由圖可知，lCD?42mm。

(2)由圖可知，lAB?lBC?68.5mm?lCD?lAD?86.5mm且連架桿AB為最短桿，所以AB為曲柄。

(3)作AB1C1D和AB?C?D兩位置，經(jīng)比較，機構(gòu)在AB?C?D位置時其傳動角為最小，由圖量得?min??B?C?D?44??！驹u注】本題的求解正是利用了已知連桿上兩點(即B、K)的預(yù)定位置來進行設(shè)計，因給定了3個位置，故僅有一解。為求活動鉸鏈點C的第一位置C1，用到反轉(zhuǎn)法設(shè)計，要注意剛體是由每一對應(yīng)位置的已知鉸鏈中心間的連線和預(yù)定的標線所組成，之所以要反轉(zhuǎn)就是要將活動鉸鏈中心的問題轉(zhuǎn)化成求固定鉸鏈中心的問題；鉸鏈四桿機構(gòu)中是否存在曲柄和最小傳動角?min的位置和數(shù)值的確定也是本題考查內(nèi)容之一。圖15示為一曲柄滑塊機構(gòu)OAAC，當滑塊從C1移到C2時，連架桿OBB上的一條標線OBE1轉(zhuǎn)至OBE2；當C從C2移到C3時，OBE從OBE2轉(zhuǎn)至OBE3?，F(xiàn)欲將曲柄OAA與連架桿OBB用一連桿AB連接起來，試求鉸鏈點B1的位置，并畫出機構(gòu)第一位置的機構(gòu)簡圖。（寫出簡要作圖步驟，保留作圖線）

圖15 【分析】初看起來本題好象比較復(fù)雜，但從題設(shè)條件，我們很容易將曲柄OAA對應(yīng)于連架桿OBB的三個位置OBE1，OBE2和OBE3的三個位置OAA1，OAA2和OAA3求出來。這樣就可把原來的問題歸結(jié)為已知鉸鏈四桿機構(gòu)OAABOB的兩連架桿的三個對應(yīng)位置，設(shè)計該四桿機構(gòu)的問題。

圖16 解 ： 如圖16所示，(1)求A2，A3

以O(shè)A為圓心，OAA1為半徑畫圓，則所有A點都應(yīng)在該圓上。以C1A1為半徑，以C2為圓心畫弧交圓與A2點，以C3為圓心畫弧交圓于A3點。

''(2)利用反轉(zhuǎn)法求A2，A3點

''作?A2E1OB??A2E2OB，得A2；作?A3E1OB??A3E3OB，得A3； ''(3)求B1

'''''' 連A1A2作A1A2的中垂線a12；連A2A3作A2A3的中垂線a23，則a12和a23的交點為B1點；

(4)求機構(gòu)第一位置的機構(gòu)簡圖

連A1B1和B1OB，并將OBE1與OBB1固結(jié)在一起，則C1A1OAB1OB為該機構(gòu)第一位置的機構(gòu)簡圖。

【評注】 此題雖為設(shè)計六桿機構(gòu)，但實質(zhì)為已知兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu)問題，問題的關(guān)鍵是將曲柄OAA對應(yīng)于連架桿OBB的三個位置OBE1，OBE2和OBE3的三個位置OAA1，OAA2和OAA3求出來。另外，對于多桿機構(gòu)的設(shè)計，常常將其劃分為幾個四桿機構(gòu)來設(shè)計，要注意四桿機構(gòu)的劃分及其各部分的連接關(guān)系問題，以便正確確定四桿機構(gòu)的設(shè)計次序和相應(yīng)的設(shè)計條件。

5設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)ABCD。已知搖桿CD的長度lCD=290mm，搖桿兩極限位置間的夾角ψ=32o，行程速比系數(shù)K=1.25，連桿BC的長度lBC=260mm。試求曲柄AB的長度lAB 和機架AD的長度lAD。(解法不限)【分析】 此題屬于已知行程速比系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)問題，因此可先作出固定鉸鏈A所處的圓，再根據(jù)C1C2及?角，由三角形的余弦定理解得lAB，作圖求出lAD。

解： ??180(??1)/(??1)?180(1.25?1)/(1.25?1)?20 取相應(yīng)比例尺?l作圖17；

取一點D,使?C1DC2?32?，C1D?C2D?lCD/?l,連C1C2,作?C1C2P?90????70?, 作C1P⊥C1C2交C2P于P點。作△C1C2P的外接圓。在?C1C2A中, ???C1C22?(lBC?lAB)2?(lBC?lAB)2?2(lBC?lAB)(lBC?lAB)cos?

其中C1C2解得：?2lCDCOS?C1C2D?2?290?COS74??159.87mm

lAB?67mm

以C1為圓心，lBC?lAB為半徑作弧交?C1C2P的外接圓于A點，故：

lAD??l?AD?250mm

圖17

【評注】 已知行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機構(gòu)，可先作出固定鉸鏈A所處的圓(即以C1C2為弦，圓周角為?的圓)，然后再依據(jù)其他條件確定出A點的確定位置。6 在曲柄搖桿機構(gòu)，曲柄為主動件，轉(zhuǎn)速n1?60rmin，且已知曲柄長lAB?50mm，連桿長lBC?70mm，搖桿長（工作行程平均速度<空回行程速度），試問： lCD?80mm，機架長lAD?90mm，(1)行程速度系數(shù)K=？

(2)搖桿一個工作行程需要多少時間？(3)最小傳動角?min=？

【分析】 由題意知，本題屬于根據(jù)機構(gòu)中給定的各桿長度確定行程速 比系數(shù)K和最小傳動角問題。

圖18 解： 如圖18所示

(1)?ACD1中：?C1AD?arccos22(lBC?lAB)2?lAD?lCD2(lBC?lAB)lAD?41.81?

?AC2D中：?C2AD?arccos22(lBC?lAB)2?lAD?lCD2(lBC?lAB)lAD?54.31?

???C2AD??C1AD?12.5?

K?(2)K?t1t2?1.15 t2?t1K t?60n?1s t1?t(1?(3)曲柄與機架重疊共線時：

180???180??12.5???1.15

180???180??12.5?1)?0.535s K22lBC?lCD?(lAD?lAB)2?1?arccos?30?

2lBC?lCD曲柄與機架拉直共線時：

22lBC?lCD?(lAD?lAB)2180???2?arccos?137.82?

2lBC?lCD ?2?42.18???1 所以

?min??1?30?

【評注】 本題在解題過程中，有兩點需特別注意，一是行程速比系數(shù)和機構(gòu)最小傳動角的計算運用了三角形的余弦定理，而未采用作圖法，在未要求解法的前提下，這種方法節(jié)省畫圖時間，計算結(jié)果也更精確，但數(shù)學基礎(chǔ)要扎實；二是機構(gòu)急回運動的定義要牢記，并能靈活運用。7 圖19所示為齒輪變速裝置的手柄操縱機構(gòu)，桿AB為操縱手柄，通過連桿由CD桿撥動滑移齒輪進行變速。已知lAD?100mm，lCD?40mm，手柄AB的兩個位置?1?90?，?2?180?，對應(yīng)撥桿CD的兩個位置?1?292?，?2?248?，試用解析法設(shè)計此機構(gòu)。并校驗此機構(gòu)為何種型式的機構(gòu)。

圖19 【分析】 本題屬于按給定兩連架桿對應(yīng)位置用解析法設(shè)計四桿機構(gòu)問題。解： 已知?11??1?90? ?12??2?180??0?0? ?0?0? ?31??1?292??32??2?248?cos(?1i??0)??0cos(?3i??0)??1cos(?3i??0??1i??0)??2

式中 而 ?0?mm?1??nm2?n2?1?l2 ?2?2nl?bam?can?d a?cos90???0cos292???1cos(292??90?)??2 ??cos180???cos248???cos(248??180?)??012?因?1??mcac??????0.4??0?2.02ndadlAB?a??2??0.3896 cc??19.8mmm?0

lBC?b?al?am2?n2?1?2n?2?102.3mm

校驗機構(gòu)類型：lAB?lBC?122.1mm?lCD?lAD?140mm且手柄AB最短，所以此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)。

【評注】 建立方程式時必須將機構(gòu)中各桿組成封閉矢量多邊形；在兩連架桿初始角位移為0時，位置方程式只有3個待定參數(shù)?0、?

1、?2，最多只能列出三個位置方程式，求解連架桿三對對應(yīng)位置要求。現(xiàn)在題意給出連架桿兩對應(yīng)位置，位置方程式數(shù)目少于待定參數(shù)數(shù)目，而題中給定c、d，故可解。若給定其他輔助條件，如最小傳動角?min，可再建立一個方程式，也可解。